Главная Обратная связь

Дисциплины:






Операторы и приоритеты



Познакомившись с основными типами данных, перейдем к операторам в языке Ruby. В приведенном ниже списке они представлены в порядке убывания приоритета:

:: Разрешение области видимости

[] Взятие индекса

** Возведение в степень

+ - ! ~ Унарный плюс/минус, НЕ…

* / % Умножение, деление…

+ - Сложение/вычитание

<< >> Логические сдвиги…

& Поразрядное И

|| ^ Поразрядное ИЛИ, исключающее ИЛИ

> >= < <= Сравнение

== === <=> != =~ !~ Равенство, неравенство…

&& Логическое И

|| Логическое ИЛИ

.. ... Операторы диапазона

= (also +=, -=, …) Присваивание

?: Тернарный выбор

not Логическое отрицание

and or Логическое И, ИЛИ

Некоторые из перечисленных символов служат сразу нескольким целям. Например, оператор << обозначает поразрядный сдвиг влево, но также применяется для добавления в конец (массива, строки и т.д.) и как маркер встроенного документа. Аналогично знак + означает сложение чисел и конкатенацию строк. Ниже мы увидим, что многие операторы — это просто сокращенная запись вызова методов.

Итак, мы определили большую часть типов данных и многие из возможных над ними операций. Прежде чем двигаться дальше, приведем пример программы.

Пример программы

В любом руководстве первой всегда приводят программу, печатающую строку Hello, world!, но мы рассмотрим что-нибудь более содержательное. Вот небольшая интерактивная консольная программа, позволяющая переводить температуру из шкалы Фаренгейта в шкалу Цельсия и наоборот.

print "Введите температуру и шкалу (С or F): "

str = gets

exit if str.nil? or str.empty?

str.chomp!

temp, scale = str.split(" ")

 

abort "#{temp} недопустимое число." if temp !~ /-?\d+/

 

temp = temp.to_f case scale

when "С", "с"

f = 1.8*temp + 32

when "F", "f"

с = (5.0/9.0)*(temp-32)

else

abort "Необходимо задать С или F."

end

 

if f.nil?

print "#{c} градусов C\n"

else

print "#{f} градусов F\n"

end

Ниже приведены примеры прогона этой программы. Показано, как она переводит градусы Фаренгейта в градусы Цельсия и наоборот, а также как обрабатывает неправильно заданную шкалу или число:

Введите температуру и шкалу (С or F): 98.6 F

37.0 градусов С

 

Введите температуру и шкалу (С or F): 100 С

212.0 градусов F

 

Введите температуру и шкалу (С or F):

92 G Необходимо задать С или F.

 

Введите температуру и шкалу (С or F): junk F

junk недопустимое число.

Теперь рассмотрим, как эта программа работает. Все начинается с предложения print, которое есть не что иное, как вызов метода print из модуля Kernel. Данный метод выполняет печать на стандартный вывод. Это самый простой способ оставить курсор в конце строки.



Далее мы вызываем метод gets (прочитать строку из стандартного ввода) и присваиваем полученное значение переменной str. Для удаления хвостового символа новой строки вызывается метод chomp!.

Обратите внимание, что print и gets, которые выглядят как «свободные» функции, на самом деле являются методами класса Object (который, вероятно, наследует Kernel). Точно так же chomp!— метод, вызываемый от имени объекта str. При вызовах методов в Ruby обычно можно опускать скобки: print "foo" и print("foo") — одно и то же.

В переменной str хранится символьная строка, но могли бы храниться данные любого другого типа. В Ruby данные имеют тип, а переменные - нет. Переменная начинает существовать, как только интерпретатор распознает присваивание ей; никаких предварительных объявлений не существует.

Метод exit завершает программу. В той же строке мы видим управляющую конструкцию, которая называется «модификатор if». Он аналогичен предложению if, существующему в большинстве языков, только располагается после действия. Для модификатора if нельзя задать ветвь else, и он не требует закрытия. Что касается условия, мы проверяем две вещи: имеет ли переменная str значение (то есть не равна nil) и не является ли она пустой строкой. Если встретится конец файла, то будет истинно первое условие; если же пользователь нажмет клавишу Enter, не введя никаких данных, — второе.

Это предложение можно было бы записать и по-другому:

exit if not str or not str[0]

Эти проверки работают потому, что переменная может иметь значение nil, а nil в Ruby в логическом контексте вычисляется как «ложно». На самом деле как «ложно» вычисляются nil и false, а все остальное — как «истинно». Это означает, кстати, что пустая строка "" и число 0 — не «ложно».

В следующем предложении над строкой выполняется операция chomp! (для удаления хвостового символа новой строки). Восклицательный знак в конце предупреждает, что операция изменяет значение самой строки, а не возвращает новую. Восклицательный знак применяется во многих подобных ситуациях как напоминание программисту о том, что у метода есть побочное действие или что он более «опасен», чем аналогичный метод без восклицательного знака. Так, метод chomp возвращает такой же результат, но не модифицирует значение строки, для которой вызван.

В следующем предложении мы видим пример множественного присваивания. Метод split разбивает строку на куски по пробелам и возвращает массив. Двум переменным в левой части оператора присваиваются значения первых двух элементов массива в правой части.

В следующем предложении if с помощью простого регулярного выражения выясняется, введено ли допустимое число. Если строка не соответствует образцу, который состоит из необязательного знака «минус» и одной или более цифр, то число считается недопустимым и программа завершается. Отметим, что предложение if оканчивается ключевым словом end. Хотя в данном случае это не нужно. Мы могли бы включить перед end ветвь else. Ключевое слово then необязательно; в этой книге мы стараемся не употреблять его.

Метод to_f преобразует строку в число с плавающей точкой. Это число записывается в ту же переменную temp, в которой раньше хранилась строка.

Предложение case выбирает одну из трех ветвей: пользователь указал С, F или какое-то другое значение в качестве шкалы. В первых двух случаях выполняется вычисление, в третьем мы печатаем сообщение об ошибке и выходим.

Кстати, предложение case в Ruby позволяет гораздо больше, чем показано в примере. Нет никаких ограничений на типы данных, а все выражения могут быть произвольно сложными, в том числе диапазонами или регулярными выражениями.

В самом вычислении нет ничего интересного. Но обратите внимание, что переменные с и f впервые встречаются внутри ветвей case. В Ruby нет никаких объявлений — переменная начинает существовать только в результате присваивания. А это означает, что после выхода из case лишь одна из переменных elif будет иметь действительное значение.

Мы воспользовались этим фактом, чтобы понять, какая ветвь исполнялась, и в зависимости от этого вывести то или другое сообщение. Сравнение f с nil позволяет узнать, есть ли у переменной осмысленное значение. Этот прием применен только для демонстрации возможности: ясно, что при желании можно было бы поместить печать прямо внутрь предложения case.

Внимательный читатель заметит, что мы пользовались только «локальными» переменными. Это может показаться странным, так как, на первый взгляд, их областью видимости является вся программа. На самом деле они локальны относительно верхнего уровня программы. Глобальными они кажутся лишь потому, что в этой простой программе нет контекстов более низкого уровня. Но если бы мы объявили какие-нибудь классы или методы, то в них переменные верхнего уровня были бы не видны.

Циклы и ветвление

Потратим немного времени на изучение управляющих конструкций. Мы уже видели простое предложение if и модификатор if. Существуют также парные структуры, в которых используется ключевое слово unless (в них также может присутствовать необязательная ветвь else), а равно применяемые в выражениях формы if и unless. Все они сведены в таблицу 1.1.

 

Таблица 1.1. Условные предложения

Формы с if Формы с unless
if x < 5 then statement1 end unless x >= 5 then statement1 end
if x < 5 then statement1 else statement2 end unless x < 5 then statement2 else statement1 end
statement1 if y == 3 statement1 unless y != 3
x = if a>0 then b else c end x = unless a<=0 then с else b end

Здесь формы с ключевыми словами if и unless, расположенные в одной строке, выполняют в точности одинаковые функции. Обратите внимание, что слово then можно опускать во всех случаях, кроме последнего (предназначенного для использования в выражениях). Также заметьте, что в модификаторах (третья строка) ветви else быть не может.

Предложение case в Ruby позволяет больше, чем в других языках. В его ветвях можно проверять различные условия, а не только сравнивать на равенство. Так, например, разрешено сопоставление с регулярным выражением. Проверки в предложении case эквивалентны оператору ветвящегося равенства (===), поведение которого зависит от объекта. Рассмотрим пример:

case "Это строка символов."

when "одно значение"

puts "Ветвь 1"

when "другое значение"

puts "Ветвь 2"

when /симв/

puts "Ветвь 3"

else

puts "Ветвь 4"

end

Этот код напечатает Ветвь 3. Почему? Сначала проверяемое выражение сравнивается на равенство с двумя строками: "одно значение" и "другое значение". Эта проверка завершается неудачно, поэтому мы переходим к третьей ветви. Там находится образец, с которым сопоставляется выражение. Поскольку оно соответствует образцу, то выполняется предложение print. В ветвиelse обрабатывается случай, когда ни одна из предшествующих проверок не прошла.

Если проверяемое выражение — целое число, то его можно сравнивать с целочисленным диапазоном (например, 3..8); тогда проверяется, что число попадает в диапазон. В любом случае выполняется код в первой подошедшей ветви.

В Ruby имеется богатый набор циклических конструкций. К примеру, while и until — циклы с предварительной проверкой условия, и оба работают привычным образом: в первом случае задается условие продолжения цикла, а во втором — условие завершения. Есть также их формы с модификатором, как для предложений if и unless. Кроме того, в модуле Kernel есть метод loop (по умолчанию бесконечный цикл), а в некоторых классах реализованы итераторы.

В примерах из таблицы 1.2 предполагается, что где-то определен такой массив list:

list = %w[alpha bravo charlie delta echo];

В цикле этот массив обходится и печатается каждый его элемент.

 

Таблица 1.2. Циклы

# Цикл 1 (while) # Цикл 2 (until)
i=0 while i < list.size do print "#{list[i]} " i += 1 end i=0 until i == list.size do print "#{list[i]} " i += 1 end
# Цикл 3 (for) # Цикл 4 (итератор 'each')
for x in list do print "#{x} " end list.each do |x| print "#{x} " end
# Цикл 5 (метод 'loop') # Цикл 6 (метод 'loop')
i = 0 n=list.size-1 loop do print "#{list[i]} " i += 1 break if i > n end i=0 n=list.size-1 loop do print "#{list[i]} " i += 1 break unless i <= n end
# Цикл 7 (итератор 'times') # Цикл 8 (итератор 'upto')
n=list.size n.times do |i| print "#{list[i]} " end n=list.size-1 0.upto(n) do |i| print "#{list[i]} " end
# Цикл 9 (for) # Цикл 10 ('each_index')
n=list.size-1 for i in 0..n do print "#{list[i]} " end list.each_index do |x| print "#{list[x]} " end

Рассмотрим эти примеры более подробно. Циклы 1 и 2 — «стандартные» формы циклов while и until; ведут они себя практически одинаково, только условия противоположны. Циклы 3 и 4 — варианты предыдущих с проверкой условия в конце, а не в начале итерации. Отметим, что использование слов begin и end в этом контексте — просто грязный трюк; на самом деле это был бы блок begin/end (применяемый для обработки исключений), за которым следует модификатор while или until. Однако для тех, кто желает написать цикл с проверкой в конце, разницы нет.

На мой взгляд, конструкции 3 и 4 — самый «правильный» способ кодирования циклов. Они заметно проще всех остальных: нет ни явной инициализации, ни явной проверки или инкремента. Это возможно потому, что массив «знает» свой размер, а стандартный итератор each (цикл 6) обрабатывает такие детали автоматически. На самом деле в цикле 5 производится неявное обращение к этому итератору, поскольку цикл for работает с любым объектом, для которого определен итератор each. Цикл for — лишь сокращенная запись для вызова each; часто такие сокращения называют «синтаксической глазурью», имея в виду, что это не более чем удобная альтернативная форма другой синтаксической конструкции.

В циклах 5 и 6 используется конструкция loop. Выше мы уже отмечали, что хотя loop выглядит как ключевое слово, на самом деле это метод модуля Kernel, а вовсе не управляющая конструкция.

В циклах 7 и 8 используется тот факт, что у массива есть числовой индекс. Итератор times исполняется заданное число раз, а итератор upto увеличивает свой параметр до заданного значения. И тот, и другой для данной ситуации приспособлены плохо.

Цикл 9 — это вариант цикла for, предназначенный специально для работы со значениями индекса при помощи указания диапазона. В цикле 10 мы пробегаем весь диапазон индексов массива с помощью итератора each_index.

В предыдущих примерах мы уделили недостаточно внимания вариантам циклов while и loop с модификаторами. Они довольно часто используются из-за краткости. Вот еще два примера, в которых делается одно и то же:

perform_task() until finished

 

perform_task() while not finished

Также из таблицы 1.2 осталось неясным, что циклы не всегда выполняются от начала до конца. Число итераций не всегда предсказуемо. Нужны дополнительные средства управления циклами.

Первое из них — ключевое слово break, встречающееся в циклах 5 и 6. Оно позволяет досрочно выйти из цикла; в случае вложенных циклов происходит выход из самого внутреннего. Для программистов на С это интуитивно очевидно.

Ключевое слово retry применяется в двух случаях: в контексте итератора и в контексте блока begin-end (обработка исключений). В теле итератора (или цикла for) оно заставляет итератор заново выполнить инициализацию, то есть повторно вычислить переданные ему аргументы. Отметим, что к циклам общего вида это не относится.

Ключевое слово redo — обобщение retry на циклы общего вида. Оно работает в циклах while и until, как retry в итераторах.

Ключевое слово next осуществляет переход на конец самого внутреннего цикла и возобновляет исполнение с этой точки. Работает для любого цикла и итератора.

Как мы только что видели, итератор — важное понятие в Ruby. Но следует отметить, что язык позволяет определять и пользовательские итераторы, не ограничиваясь встроенными.

Стандартный итератор для любого объекта называется each. Это существенно отчасти из-за того, что позволяет использовать цикл for. Но итераторам можно давать и другие имена и применять для разных целей.

В качестве примера рассмотрим многоцелевой итератор, который имитирует цикл с проверкой условия в конце (как в конструкции do-while в С или repeat-until в Pascal):

def repeat(condition)

yield

retry if not condition

end

В этом примере ключевое слово yield служит для вызова блока, который задается при таком вызове итератора:

j=0

repeat (j >= 10) do

j += 1

puts j

end

С помощью yield можно также передать параметры, которые будут подставлены в список параметров блока (между вертикальными черточками). В следующем искусственном примере итератор всего лишь генерирует целые числа от 1 до 10, а вызов итератора порождает кубические степени этих чисел:

def my_sequence

for i in 1..10 do

yield i

end

end

 

my_sequence {|x| puts x**3 }

Отметим, что вместо фигурных скобок, в которые заключен блок, можно написать ключевые слова do и end. Различия между этими формами есть, но довольно тонкие.

Исключения

Как и многие другие современные языки, Ruby поддерживает исключения.

Исключения — это механизм обработки ошибок, имеющий существенные преимущества по сравнения с прежними подходами. Нам удается избежать возврата кодов ошибок и запутанной логики их анализа, а код, который обнаруживает ошибку, можно отделить от кода, который ее обрабатывает (чаще всего они так или иначе разделены).

Предложение raise возбуждает исключение. Отметим, что raise — не зарезервированное слово, а метод модуля Kernel. (У него есть синоним fail.)

raise # Пример 1

raise "Произошла ошибка" # Пример 2

raise ArgumentError # Пример 3

raise ArgumentError, "Неверные данные" # Пример 4

raise ArgumentError.new("Неверные данные ") # Пример 5

raise ArgumentError, " Неверные данные ", caller[0] # Пример 6

В первом примере повторно возбуждается последнее встретившееся исключение. В примере 2 создается исключение RuntimeError (подразумеваемый тип), которому передается сообщение"Произошла ошибка".

В примере 3 возбуждается исключение типа ArgumentError, а в примере 4 такое же исключение, но с сообщением "Неверные данные". Пример 5 — просто другая запись примера 4. Наконец, в примере 6 еще добавляется трассировочная информация вида "filename:line" или "filename:line:in 'method'" (хранящаяся в массиве caller).

А как обрабатываются исключения в Ruby? Для этой цели служит блок begin-end. В простейшей форме внутри него нет ничего, кроме кода:

begin

#Ничего полезного.

#...

end

Просто перехватывать ошибки не очень осмысленно. Но у блока может быть один или несколько обработчиков rescue. Если произойдет ошибка в любой точке программы между begin и rescue, то управление сразу будет передано в подходящий обработчик rescue.

begin

x = Math.sqrt(y/z)

# ...

rescue ArgumentError

puts "Ошибка при извлечении квадратного корня."

rescue ZeroDivisionError

puts "Попытка деления на нуль."

end

Того же эффекта можно достичь следующим образом:

begin

x = Math.sqrt(y/z)

# ...

rescue => err

puts err

end

Здесь в переменной err хранится объект-исключение; при выводе ее на печать объект будет преобразован в осмысленную символьную строку. Отметим, что коль скоро тип ошибки не указан, то этот обработчик rescue будет перехватывать все исключения, производные от класса StandardError. В конструкции rescue => variable можно перед символом => дополнительно указать тип ошибки.

Если типы ошибок указаны, то может случиться так, что тип реально возникшего исключения не совпадает ни с одним из них. На этот случай после всех обработчиков rescue разрешается поместить ветвь else.

begin

# Код, в котором может возникнуть ошибка...

rescue Type1

# ...

rescue Type2

# ...

else

#Прочие исключения...

end

Часто мы хотим каким-то образом восстановиться после ошибки. В этом поможет ключевое слово retry (внутри тела обработчика rescue). Оно позволяет повторно войти в блок begin и попытаться еще раз выполнить операцию:

begin

# Код, в котором может возникнуть ошибка...

rescue

# Пытаемся восстановиться...

retry # Попробуем еще раз.

end

Наконец, иногда необходим код, который «подчищает» что-то после выполнения блока begin-end. В этом случае можно добавить часть ensure:

begin

# Код, в котором может возникнуть ошибка...

rescue

# Обработка исключений.

ensure

# Этот код выполняется в любом случае.

end

Код, помещенный внутрь части ensure, выполняется при любом способе выхода из блока begin-end — вне зависимости от того, произошло исключение или нет.

Исключения можно перехватывать еще двумя способами. Во-первых, существует форма rescue в виде модификатора:

x = a/b rescue puts("Деление на нуль!")

Кроме того, тело определения метода представляет собой неявный блок begin-end; слово begin опущено, а все тело метода подготовлено к обработке исключения и завершается словом end:

def some_method

# Код...

rescue

# Восстановление после ошибки...

end

На этом мы завершаем как обсуждение обработки исключений, так и рассмотрение основ синтаксиса и семантики в целом.

У Ruby есть многочисленные аспекты, которых мы не коснулись. Оставшаяся часть главы посвящена более развитым возможностям языка, в том числе рассмотрению ряда практических приемов, которые помогут программисту среднего уровня научиться «думать на Ruby».

ООП в Ruby

В языке Ruby есть все элементы, которые принято ассоциировать с объектно-ориентированными языками: объекты с инкапсуляцией и сокрытием данных, методы с полиморфизмом и переопределением, классы с иерархией и наследованием. Но Ruby идет дальше, добавляя ограниченные возможности создания метаклассов, синглетные методы, модули и классы-примеси.

Похожие идеи, только под иными именами, встречаются и в других объектно-ориентированных языках, но одно и то же название может скрывать тонкие различия. В этом разделе мы уточним, что в Ruby понимается под каждым из элементов ООП.

Объекты

В Ruby все числа, строки, массивы, регулярные выражения и многие другие сущности фактически являются объектами. Работа программы состоит в вызове методов разных объектов:

3.succ # 4

"abc".upcase # "ABC"

[2,1,5,3,4].sort # [1,2,3,4,5]

someObject.someMethod # какой-то результат

В Ruby каждый объект представляет собой экземпляр какого-то класса. Класс содержит реализацию методов:

"abc".class # String

"abc".class.class # Class

Помимо инкапсуляции собственных атрибутов и операций объект в Ruby имеет уникальный идентификатор:

"abc".object_id # 53744407

Этот идентификатор объекта обычно не представляет интереса для программиста.

Встроенные классы

Свыше 30 классов уже встроено в Ruby. Как и во многих других объектно-ориентированных языках, в нем не допускается множественное наследование, но это еще не означает, что язык стал менее выразительным. Современные языки часто построены согласно модели одиночного наследования. Ruby поддерживает модули и классы-примеси, которые мы обсудим в следующей главе. Также реализованы идентификаторы объектов, что позволяет строить устойчивые, распределенные и перемещаемые объекты.

Для создания объекта существующего класса обычно используется метод new:

myFile = File.new("textfile.txt","w")

myString = String.new("Это строковый объект")

Однако не всегда его обязательно вызывать явно. В частности, при создании объекта String можно и не упоминать этот метод:

yourString = "Это тоже строковый объект"

aNumber =5 # и здесь метод new не нужен

Ссылки на объекты хранятся в переменных. Выше уже отмечалось, что сами переменные не имеют типа и не являются объектами — они лишь ссылаются на объекты.

x = "abc"

Из этого правила есть исключение: небольшие неизменяемые объекты некоторых встроенных классов, например Fixnum, непосредственно копируются в переменные, которые на них ссылаются. (Размер этих объектов не превышает размера указателя, поэтому хранить их таким образом более эффективно.) В таком случае во время присваивания делается копия объекта, а куча не используется.

При присваивании переменных ссылки на объекты обобществляются.

y = "abc"

x = y

x # "abc"

После выполнения присваивания x = y и x, и y ссылаются на один и тот же объект:

x.object_id # 53732208

y.object_id # 53732208

Если объект изменяемый, то модификация, примененная к одной переменной, отражается и на другой:

x.gsub!(/а/, "x")

y # "хbс"

Однако новое присваивание любой из этих переменных не влияет на другую:

# Продолжение предыдущего примера

x = "abc"

y # по-прежнему равно "хbс"

Изменяемый объект можно сделать неизменяемым, вызвав метод freeze:

x.freeze

x.gsub!(/b/,"y") # Ошибка!

Символ в Ruby ссылается на переменную по имени, а не по ссылке. Во многих случаях он может вообще не ссылаться на идентификатор, а вести себя как некая разновидность неизменяемой строки. Символ можно преобразовать в строку с помощью метода to_s.

Hearts = :Hearts # Это один из способов присвоить

Clubs = :Clubs # уникальное значение константе,

Diamonds = :Diamonds # некий аналог перечисления

Spades = :Spades # в языках Pascal или С.

 

puts Hearts.to_s # Печатается "Hearts"

Продемонстрированный выше фокус с «перечислением» был более осмыслен на ранних этапах развития Ruby, когда еще не было класса Symbol, а наличие двоеточия перед идентификатором превращало его в целое число. Если вы пользуетесь таким трюком, не предполагайте, что фактическое значение символа будет неизменным или предсказуемым - просто используйте его как константу, значение которой неважно.





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...